纖維的主要力學性能
1)抗拉強度
纖維抗拉強度均比水泥基體的抗拉強度要高出二個數量級。
2)彈性模量
不同品種纖維的彈性模量值相差很大，有些纖維(如鋼纖維與碳纖維)彈性模量高于水泥基體，而大多數有機纖維(包括很多合成纖維與天然植物纖維)的彈性模量甚至低于水泥基體。纖維與水泥基體的彈性模量比值對纖維增強水泥復合材料力學性能有很大影響，如該比值愈大，則在承受拉伸或彎曲荷載時，纖維所分擔的應力份額也愈大。
3)斷裂延伸率
纖維的斷裂延伸率一般要比水泥基體高出一個數量級，但若纖維的斷裂延伸率過大，則往往使纖維與水泥基體過早脫離，因而未能充分發揮纖維的增強作用。
對用于混凝土中的纖維，其基本要求是：
① 高抗拉強度 與水泥基材料相比，至少要高兩個數量級。
② 高彈性模量 纖維與水泥基材的彈模的比值越大，受荷時纖維所分擔的應力也越大；③ 高變形能力 與水泥基材的極限延伸率相比，至少要高一個數量級；
④ 低泊松比 一般不大于0.40；
⑤ 高耐堿性 不受水泥水化物的侵蝕；
⑥ 高粘結強度 纖維與水泥基材的粘結強度一般不應低于1MPa；
⑦ 一定的長徑比 此比值大于臨界值時才對水泥基材有明顯的增強的效應。
此外，還應該對人體無害；資源豐富，價格較為低廉。表1為部分纖維的性能指標值。
表1 部分類型纖維的性能
|
纖維種類 |
相對密度 |
直徑/μm |
拉伸強度/Mpa |
彈性模量/MPa |
斷裂應變/% |
|
鋼纖維： |
7.80 |
100～1000 |
500～2600 |
210000 |
0.5～3.5 |
|
玻璃纖維： | |||||
|
硼硅酸鹽玻璃纖維 |
2.54 |
8～15 |
2000～4000 |
72000 |
3.0～4.8 |
|
抗堿玻璃纖維 |
2.7 |
12～20 |
1500～3700 |
80000 |
2.5～3.6 |
|
合成纖維： | |||||
|
丙烯酸纖維 |
1.18 |
5～17 |
200～1000 |
17000～19000 |
28～50 |
|
芳族聚酰胺纖維 |
1.44 |
10～12 |
2000～3100 |
62000～120000 |
2～3.5 |
|
尼龍纖維 |
1.14 |
23 |
1000 |
5200 |
20 |
|
聚酯纖維 |
1.38 |
10～80 |
280～1200 |
10000～18000 |
10～50 |
|
聚乙烯纖維 |
0.96 |
25～1000 |
80～600 |
5000 |
12～100 |
|
聚丙烯纖維 |
0.90 |
20～200 |
450～700 |
3500～5200 |
6～15 |
|
碳纖維： |
1.90 |
8～10 |
1800～2600 |
23000～38000 |
0.5～1.5 |
|
天然纖維： | |||||
|
木纖維 |
1.5 |
25～125 |
350～2000 |
10000～40000 |
|
|
劍麻纖維 |
|
|
280～600 |
13000～25000 |
3.5 |
|
椰樹纖維 |
1.12～1.15 |
100～400 |
120～200 |
19000～25000 |
10～25 |
|
竹纖維 |
1.5 |
50～400 |
350～500 |
33000～40000 |
|
|
黃麻纖維 |
1.02～1.04 |
100～200 |
250～350 |
25000～32000 |
1.5～1.9 |
|
象草纖維 |
|
425 |
180 |
4900 |
3.6 |
節選自PCA（1991）和ACI 544.1R-96
